郑鑫　蒋建平

摘 要：考虑到不可压缩流体对桩柱的作用，通过单排桩、三排桩和五排群桩对比分析，在不同时间条件下的流体对基桩的耦合应力，采用ABAQUS-CFD进行流固耦合分析为码头基桩设计提供参考，具有一定的工程意义。

关键词：流固耦合；有限元模型；群桩；CFD

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.054

0 引言

在海洋工程中，港口、海岸及近海工程建筑物常受到各种荷载的作用，其中最主要的影响因素是海洋流体。在沿海工程中，单桩和群桩结构是普遍采用的结构，当海流流向桩柱时，在一定的流速下，在柱体两侧流体会形成漩涡状态，出现的共振易造成海洋结构物的破坏，这在工程中应避免此现象，因此在海洋流场中桩柱结构所受到的影响越来越受重视，对桩柱结构和海洋流场之间的流固耦合分析具有一定的工程意义。

目前，数值仿真模拟方法已经成为流固耦合研究的重要方法，在耦合模拟方面取得了一些以下的进展。主要偏向于模拟波浪场，本文利用ABAQUS-CFD软件建立了三维数值模型，实现了桩柱和流体之间的流固耦合模拟。

1 数值建模

1.1 模型单元

本文参考某实际工程中实测测得的海潮最大流速可达200cm/s，海水密度为1250kg/m3。分别在ABAQUS Standard模块与ABAQUS CFD模块建立柱体和流体的三维模型。在耦合模块中需注意Standard与CFD模拟耦合时间一致。

在ABAQUS Standard模块中，柱体模型取底端固嵌、顶部自由的桩为研究对象，柱体直径1m，高度为10m。将桩视为弹性结构，采用C3D8R网格划分。弹性模量E =2.0×1011Pa，密度ρ0=8000 kg/m3。柱体表面选取Fluid Structure Co-simulation boundary耦合边界。

1.2 模型流固界面边界及初始条件